时间：2023-05-30 09:03:51
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械优化设计总结，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：机械优化；设计理论；方法研究
引言
机械优化设计在一定程度上是机械领域移植中最优设计，优化设计对机械应该过程有着重要的推动作用。机械设计不仅利于方案的优化设计，能够把繁琐的设计问题进一步的简单化，同时也是机械设计过程中比较重要方案之一。
1.机械优化设计过程中的理论特点
1.1具有一定的针对性
针对机械优化设计而言，其特点在一定程度上具有针对性，相应优化方式能够对应优化问题，每个不同的优化设计形式不仅具有一定的范畴，同时也具有相应的领域要求。在对机械优化进行设计的过程中，要对情况进行具体的分析，对数据进行参考，对其蕴含变量形式进行有效的考虑，在一定程度上对效果的最佳状态进行优化。
1.2具有客观性
客观性体现主要是在数学模型基础上进行建立的，在对机械进行优化的过程中，应该注意把一些具体的设计问题进一步的转换为具体的数学问题。按照可观性进行分析，对其相应的函数变量进行有效的分析，结合具体形式制定出具体的设计优化形式，对数学模型进行建立，分析机械优化数据，对优化的形式进行不断的完善。
1.3具有一定的创新性
针对创新而言，它是新时代的新思想，只要拥有创新，社会经济才能够在一定程度上不断的发展。机械在进行优化设计时，也不能够离开创新思想，优化设计属于传统优化设计所优化的结果，针对传统的优化型设计而言，其设计相对来说比较老旧，不适合现代生活成产中的优化，现代生产过程中的机械优化设计能够对产品的性能进行主动分析。由于科学时代的发展，人们对计算机应用方式进行不断的借助，对函数进行大规模运算，通过运算能够在一定程度上得出机械优化设计中的最优方案。
2.机械优化设计过程中的方法
2.1对准则进行优化
针对准则化而言，它在一定程度上是优化设计过程中一种传统的表现形式，原理的形成不是根据数学进行计算，而是结合物理学角度以及力学角度等进行有效的分析，具有一定的主观性。其优点就是对概念进行更加直观的优化，计算所根据的物理原理相对来说比较简单，在单一目标函数形势下有着更加好的优化效果，在一定程度上适合传统工程的应用。但是有力也有弊，弊端就是在对多目标函数进行优化的过程中，比较容易出现问题，优化效率相对来说也是比较低的。
2.2对于线性规划
针对线性规划而言，在一定程度上对数学极值原理的方式进行有效的运用以及优化，是机械优化设计过程中比较重要的方法。线性规划方法不仅可以分为单纯形法，同时还可以分为序列线性规划法。单纯形法一开始是由美国学者进行提出的，是对优化设计方式进行解答的一个简单和直接的方法，单纯形法对单一目标进行相应的分析，并且具有优化的作用，但是在对多函数进行运算的过程中，显得不是特别有效。序列线性规划法能够在一定程度上拆解机械设计问题，对部分优化模式也能够进行有效的求解，对其进行分步骤的进行求解，在对每部进行解答后在对其进行有效的整合，进行重新求解，最终对准确的数值进行有效的求解。这样能够让机械优化设计过程在一定程度上更具有准确性，但是针对计算形式来说，比较繁琐，具有较大的计算工作量，因此。效率性的缺少，不利于机械优化设计。
2.3对于非线性规划
针对非线性规划而言，在实际生产以及生活的过程中，非线性规划应用相对来说是比较广泛的。对机械优化设计过程中起到推动性作用，对线性规划进行完全运用的解读的结果是比较片面的，因此非线性规划运用在一定程度上是一项比较重要的革新方式。非线性规划在数学模式进行计算的过程中，不仅可以分为无约束直接法，还可以分为无约束间接法。针对无约束直接法在一定程度上主要是对机械优化设计方式中的已有数据进行分析，同时也对再生信息进行试探分析，对最优值形式进行求出。然而无约束间接法在一定程度上是对数学原理进行利用，对函数进行计算求优方式。是机械优化设计过程中比较重要的组成部分。
3.机械在进行优化设计过程中的主要展望
在目前生产生活当中，机械优化设计的应用还不是很广泛，其原因就是具有较大的建模难度，现今技术模式在进行计算的过程中，显得比较低，具有较低的准确性，对复杂的优化产品难以进行处理，对全局进行解答都是比较吃力的，所以在进行研究优化的过程中，可以先从简单的部件进行有效地优化，对优化效率进行不断的提升。在原有基础上加入先进的生产技术，对生产优化的方式和方法进行有效的探究，促进系统优化的全面性。
4.总结
随着经济时代的不断发展，计算机应用技术在一定程度上在机械优化设计中得到了比较广泛的应用，这让优化设计产业得到了一定的发展。所以，在进行优化设计时，应该注意理论和实践这两者的结合，这样才能够让机械化设计得到广阔的发展空间。
参考文献：
[1]董立立，赵益萍，梁林泉，朱煜，段广洪.机械优化设计理论方法研究综述[J].机床与液压，2010，15：114-119.
关键词：机械自动化 优化设计 分析 探讨
1.前言
在机械自动化设计中对于优化设计的应用越来越广泛，在机械设计中利用优化设计，不但可以使机械设备零件得到改善，而且也可以省到10%-35%左右的材料。所以说优化设计受到了人们的高度关注。
2.实现机械自动化优化设计的途径
机械自动化在形式可以代替人或者是人的大脑进和一些劳动及生产；机械自动化在功能上可以取代人力或者脑力劳动者。机械自动化技术之所以可以做到这些，主要是因为利用了自动化技术，使生产周期缩短，生产效率提高，生产成本减少等。让企业可以在保质保量的情况下，利用机械自动化技术。机械自动化技术不仅涉及到机械设备自动化技术应用上，还包括了机械设备自动化的设计中。
根据目前我国的现状，可以有效地实现机械自动化优化设计的重要途径是：利用现在先进的科学技术，提高对机械自动设计，在此基础上对机械自动化优化设计研究新的设计方法，将机械自动化尽快与国际接轨。
3.我国机械自动化的现状分析
机械自动化设计中的CAD技术设计，对于设计的效率的提高以及设计方案的优化都有着一定的功效，还可以减轻设计人员的工作压力，工作周期以及设计标准等。
虽然CAD机械设计技术得到广泛的应用。而且也已经被一些大的企业所应用。但是CAD技术应有较高的局限性。对于一些三维及防真设计上还存在缺陷。CAPP技术的出现对于设计人员的劳动强度，以及设计效率大大提高了，而且对机械自动化设计中的工艺设计也提高了不少，对于数据之间实现了人机一体化。将人作为系统中的核心者，使企业生产中可以将生产效率提高，减少成本消耗，保证了产品的质量问题。
CIMS机械自动化设计技术是集合于CAD、CAPP、QIS等一系列的系统在计算机为基础的条件下所构成的。[1]它是如今机械电子自动化设计中的核心。在如今社会条件下，对于机械自动化的优化设计不是所谓的所有的机械设备连合在一起，所有的生产车间联合在一起，而是将机械自动化为中心，以制造自动化系统为基础。制造自动化系统不只是CIMS的数据汇合地，还是CIMS的一个重要部分。对机械自动化来说，可以有效地利用这一基础。在这种生产条件下，使各个车间的机械设备进行自动化控制，以人为中心，各个部门的机械设备可以做到相互之间的各谐工作与优化运行。
4.对机械自动化设计的优化分析
通过对以上机械自动化设计现状的分析，应当通过以下几个方面对机械自动化设计进行优化设计分析：
4.1.机械自动化设计迈向数字化
作为机械制造技术中的核心环节，通过对数据进行数字化的方式实现快速传递，相互交流，并以机械设备的市场为基础，对机械自动化优化设计进行科学地、正确地、分析处理。[2]以及对机械设备的防真模拟，正确数据的提供，对生机械自动化设计中的信息提供了全面的支持。对于机械设备占领市场也提供了便利的条件，并且对机械设备自动化的市场变化进行有效地调整。
4.2.机械自动化设计走向智能化
自打有了人工智能化这一说法以后，人们就可以逐渐地感觉到智能化将比其它所有的技术能都要强悍，都要有优势。在机械自动化的发展过程上，已经难以离开智能制造系统了，这种系统其实就是将智能化的机器和人们的智慧结合在一起共同地行的人机一体化。[3]在对机械设备进行自动化设计时，人工智能系统不可以解决一些传统方法中不能解决的问题。智能化机械电动化设计不仅可以达到人与机器的和谐合作，还可以使人们更好地利用机械自动化。大大减少了人们脑力劳动。对于人们在机械自动化设计中的脑力劳动可以得到很好地发展及延伸。人类已经可以很好地进行思维的复杂化，而人工智能系统可以将人类的这种复杂化思维能力得以辅地延续，并将有效地利用在机械自动化的优化设计中去。将机械自动化优化设计迈向智能化，达到一个新的飞跃。这就需要我们作出努力加强探索。加大机械自动化迈向智能化设计的分析研究。可以使机械自动化转向智能化在企业自身发展中有一个平稳有效地发展。
4.3.机械自动化优化设计的基础--虚拟自动化
对于每个机械自动化设计中都离不开图纸进行设计，对机械设备成品的试验中也是离不开图纸的展示，最后达到机械自动化设计的完成。这样的操作程序不仅浪费时间，而且对人员的浪费，时间上的浪费，以及企业财力方面的浪费都是一批不小的开支。当下计算机技术的发展迅速，以及各种联系方式的发展，电子，网络的迅速普遍。这就给机械自动化优化设计走向模拟化提供了十分便利的条件。人们可以有效地利用电子计算机技术及设备，对于传统中大量的图纸模型以及一些数据上的统计利用计算机将它们模拟出来。利用网络的模拟，可以节省大量的人力，财力以及时间等。利用计算机网络的模拟不仅可以第一时间对机械自动化设计数据进行沟通，交流。
机械自动化设计中不仅要全面地掌握计算机技术，还应该使虚拟环境下的各种技术之间的相互交换，以及各种设备之间的相互交换做到合理性。在一个充分虚拟的环境中将机械自动化进行优化设计工作。
4.4.机械自动化的环保优化设计
随着人们生活水平的提高，对生活环境的要求也越来越高。由于地球的生态环境正在急剧地下降以及恶化中。 现在的人们已经开始慢慢地认识到对于环境的珍贵与保护当中。
机械制造业作为一个环境污染的重点企业。对于环境的污染已经够成了相当大的危险。[4]如果环境已经出现了非常重要的污染。所以在进行机械自动化设计时，环保是首先要考虑在内的。在对机械自动化进行优化设计时，顺应环保要求下进行优化设计，要降低机械对于能源的消耗，以于机械在排放可以做节能减排。机械自动化设计的必然趋势是迈向环保型优化设计。
5.总结
机械自动化技术应用在每个国家都有着非常重要的地位，在我国更是如此，机械自动化的优化设计不仅要与世界先进的设计水平共求发展，还要在此基础上研究出技术更高的机械自动化设计技术。使我国的机械制造业可以达到一个整体地发展。机械自动化技术的优化设计要基于以上几个方面基础上而创新发展。才可以有效地推进我国机械制造业的迅速发展。
参考文献：
[1]李振华. 机械自动化技术发展趋势探讨[J]. 科技致富向导，2013，21：339.
[2]刘洋. 我国机械自动化发展前景[J]. 黑龙江科技信息，2011，05：7.
关键词:结构优化;产品设计;创新方法
一、结构优化的层次与分类
不同的结构优化的方法是在研究对象、目标函数、约束对象、变量和寻优策略的不同要求上派生出来的日。由优化目标的深浅将结构优化划分为三个不同层次:尺寸优化、形状优化、拓扑优化、布局优化和结构选型优化。以上各层次按顺序难度依次增加,收益依次增大。
(一)尺寸优化
在保持组件原有的结构形状与拓扑结构不变的情况下,通过对设计变量的分析重组,寻求最佳的性能组合关系的优化方法。
(二)形状优化
形状的优化设计是指在设计域内的拓扑关系保持不变的情况下求得结构的边界,使得这些边界构成的结构组件达到理想的几何形状,并实现某种性能的最佳表现。
(三)拓扑优化
结构拓扑优化包括了连续结构和离散结构的拓扑优化。连续体结构拓扑优化,包括孔洞个数及形状分布的优化,以及结构的边界形状的优化:离散结构的拓扑优化,就是在给定节点位置情况下,确定各节点的最佳联结关系Ⅲ。
二、产品生命周期的设计制造环节
产品生命周期(Product Ljfecycle,PLC)的概念源于生产管理领域的产品的市场战略。经过半个多世纪的发展,产品生命周期的概念和内涵也在不断发展变化H。并行工程概念提出促使产品生命周期的概念逐渐从经济管理领域扩展到了工程制造领域,将产品命周期的范围从市场阶段扩展到了研制阶段,覆盖了包括需求分析、产品设计、原料采购、制造装配以及销售维护阶段。20世纪90年代以来,全球机械产品市场进入了大规模定制与个性化需求并举的时代。在这种情况下,规模化的生产能力与机械产品的可靠性固然重要,而能否根据潜在客户需求做出快速响应,已经成为未来装备制造企业在激烈竞争中取胜的关键。这里我们将规模化机械产品的设计与生产过程加以分离,重点研究在结构优化的基础上寻求创新产品的设计的思路,以期快速响应客户需求。
三、基于结构优化的产品创新设计方法
产品的创新设计方法是指设计人员根据创造性思维的发展规律,在优化产品结构的基础上总结的一系列的原理、技巧以及方法。这些方法或技巧,可以在各种创造、创新过程中得到借鉴,同时提高人们的创造、创新思维的能力和促进产品设计创新成果的实现效率。产品设计创新的方法对创新有十分重要的作用,它既能产生直接的创新成果提高创新概念到产品实现的效率,同时也可启发设计人员的创新思维,提高创新的能力。机械产品的市场需求是进行产品设计创新的基础,要把产品需求转化为产品的创新设计成果,必须经过在原有的外形、尺寸及拓扑结构的基础上通过创新设计方法来实现产品的创新功能。机械产品的设计创新分为两个层次:一是运用工业设计的技术以及方法,以产品需求为基础,开发出全新的产品,成为原创型设计创新:二是运用现代工业的设计方法对原有产品进行外观以及内部结构的优化与改进,实现局部改进创新,称为次生型设计创新。实际上,人类数百年的工业发展史中,开创性的原创型设计创新产品所占的比例微乎其微,大量实用性高的创新产品都是次生型设计创新的产物。同时,由于无需进行原创型设计创新所需要进行的大量原型设计,因而能够有效提高机械产品的设计效率,减少设计环节所占用的时间。本文所介绍的基于结构优化的产品创新设计方法属于次生型设计创新的范畴。
四、机械产品的次生型优化创新方法
针对机械产品的次生型优化设计创新是指以在原有产品设计的结构基础上,在保留原有产品设计的核心功能与产品优点的同时,对该产品外形、拓扑结构等进行优化和再设计,使得新产品具备原有产品所不具备的 新功能和特征。产品的次生型优化设计创新是建立在产品的结构优化层次分类基础上的创新活动,机械结构的布局包括尺寸、形状、拓扑三个方面的信息,而尺寸优化、形状优化和拓扑优化体现了结构优化中三个不同层次的问题月。针对机械产品尺寸、形状、拓扑结构的优化创新设计,以产品基本架构组成零件之间的装配关 系为前提,结构优化的关注点是有待改进或者进一步开发的结构要素。通常,这些结构要素在设计之初并不明确,隐藏在复杂的形状、色彩以及结构形态之中,只有通过对多变的市场需求、多方面的用户期望以及现有同类产品的优缺点进行深入分析,才能找出最具创新价值的结构优化要素。成功地选择结构优化关注要素,为机械产品的创新思考确定清晰的方向。对机械产品的创新问题包含了优化问题的三个要素,即设计变量、目标函数以及约束条件,机械产品的次生型优化创新方法是TRJz。
发明解决理论中最常用的创新工具,也是全工程化的解决问题方式,对于创新思考的要素与方向难于把握的产品形态创新设计而言,这种高效率的创新解决方法不仅能够提供明确的创新方向,而且能够使创新设计人员准确把握创新要素,从而降低了创新思考的盲目性。
关键词：液压支架；强度；可靠性优化；设计
随着液压支架在煤矿工程中得到广泛的应用，对液压支架的要求也逐渐增多，其要求主要体现在可靠性、耐久性等方面。为了使液压支架在建筑结构中发挥其重要作用，首先应当对液压支架有一个充分了解，再对其进行强度可靠性设计方案进行研究。
1我国液压支架发展概况
在煤矿开采的过程中，液压支架在综采工作面中是必不可缺的设备之一，液压支架与输送机及采煤机一同工作，实现了煤矿开采的机械化建设。液压支架在煤矿开采的过程中发挥着关键性作用，其所发挥的作用主要是支撑矿井里的顶板，保障煤矿开采过程的安全性。有无液压支架成为普通机械化采煤与高档普通机械化采煤之间的最大差异。液压支架能够让高档普通机械化采煤中的顶板一直处于良好的状态，使煤矿开采过程中的劳动强度得到极大地降低，并使开采的工作效率得到提高。随着社会的不断发展，人们对能源的需求也越来越多，相应的对煤矿的需求量也逐渐增多，这就使得煤矿企业必须提高开采煤矿的工作效率，而液压支架的应用不仅能使煤矿的开采工作达到机械化，还能让煤矿的开采效率得到提高。除此以外，目前我国实现机械化的煤矿企业只占少数，这就使得液压支架在煤矿企业未来的发展过程中逐渐得到应用。在进行煤矿长壁开采工作面中液压支架是必不可缺的机械设备，液压支架的技术水平能够反映出一个国家煤矿企业的机械化建设程度。
2基于最大应力约束的强度可靠性优化设计
为了使液压支架在煤矿开采过程中发挥最大的作用，应当对其最大应力进行约束，其最大应力约束的要求是将掩护梁所承受的最大应力不应超过梁的屈服极限状态。在对最大应力约束的强度进行可靠性设计的时候，一般是在掩护梁的最大承受应力部分取两个点进行对比分析，根据其分析结果使设计方案得到优化。2.1优化变量设定液压支架在对掩护梁的设计方案进行优化的过程中，液压支架所需要的参数及空间尺寸都是已经经过明确的，并不能对其进行随意改变。为了使液压支架强度的设计方案得到优化，一般都会将优化变量设定为支架所对用的钢板厚度，通过对钢板厚度的优化使液压支架强度方案得到进一步的优化。在对掩护梁进行优化的过程中，假定液压支架主要部件所对应的钢板厚度分别是T1，T2，T3，这三个数字都是设计变量，假设T1、T2、T3的厚度均取25.0mm，但其所用的地方是不一样的，T1是用于掩护梁的竖筋板，T2是用于掩护梁的上顶板，T3是用于掩护梁的下腹板。其掩护梁的整体质量为3345.0g。2.2有限元优化分析当对液压支架进行有限元优化分析的时候，一般选取掩护梁上受力条件相对差的部分作为研究对象，其加载方式也是整个掩护梁中偏载工况最为恶劣的部分，液压支架在实验的过程中一般所取的高度都在2400.0mm作用，应力极限值不超过460.0MPa，在这样的情况下可以选择掩护梁的质量为最小的时候作为液压支架强度可靠性设计方案的目标来完成。单单有这些是远远不够的，还应当严格按照相关规定对设计变量以及参数进行要求。2.3有限元优化结果分析通过以上对有限元的优化方案进行分析，并对分析结果来进行下一步的分析。在对有限元的优化结果进行分析的过程中应当严格按照相关要求，确保液压支架掩护梁的最大受力不超过屈服极限水平。因此，液压支架应当选取最小的质量，并将T1，T2，T3的板厚度从25.0mm变为20.0mm，从而使其满足相关要求。
3基于疲劳寿命约束的强度可靠性优化设计
随着对煤矿的需求逐渐增多，我国对煤矿企业的开采技术进行严格要求，特别是液压支架的强度。在分析液压支架强度的可靠性的时候，不必只考虑疲劳寿命对液压支架强度可靠性的影响，应当将液压支架满足循环寿命的要求，这样才能从疲劳寿命约束的强度入手，对液压支架强度进行可靠性优化设计。3.1设定负载水平在对液压支架的负载水平进行设定的过程中，应当严格按照国家所要求的液压支架型式实验规范来完成。笔者通过对相关规范了解，从而确定其加载周期为20000次。3.2有限元优化分析在对有限元进行分析时，其结构所用的材料为Q460，该材料的弹性模量的取值范围大致在2.1×106MPa作用。并根据相关参数及公式对以上取的两个探测点的寿命进行计算。
4液压支架疲劳寿命研究
局部应力-应变法、名义应力法及应力场强法为目前主要研究液压支架疲劳寿命的主要方法。以下主要对局部应力-应变法进行分析。4.1耐久性实验荷载在对耐久性荷载进行实验的过程中，一般所用是内加载的方式。对整个液压支架的主体结构中，耐久性实验荷载与强度基本是相同的，通过耐久性实验得出额定压力的1.05倍才是试验压力。4.2疲劳寿命分析假定液压支架的设计寿命为1×106次，从实际液压支架使用情况来看，其顶梁内主筋及主筋板是使用寿命最短的部位，而依据相关公式得出1×106次为使用的最短寿命值，该寿命值是符合相关规定的。在这样的情况下液压支架在耐久性实验中也符合相关要求，在实际使用的过程中为了使液压支架的耐久性提高，一般可以在液压耐久性相对较小的部位所采用的材料相对较好。
5总结
本文主要通过最大应力约束及疲劳寿命约束两个方面对液压支架强度可靠性的优化设计方案进行分析，并完善液压支架的各项性能。
参考文献：
[1]陈静,赵丽萍,范迅等.基于有限元法的ZY6400/21/45型液压支架强度分析[J].中国煤炭,2014(04):70-72,92.
[2]丁飞,王谦.液压支架结构疲劳动态可靠性评估方法[J].中国安全科学学报,2015,25(06):86-90.
【关键词】电潜泵；采油井；举升设备；计算结果
随着我国国民建设经济步伐的加快，油田开发建设得到进一步的发展，企业若想减少油田开发过程中的投资成本，增加油田的经济效益，就必须对采油井设备进行优化设计。电潜泵是一种无杆泵抽油设备，具有排量大、设备传递能量方式简单和费用低等特点，目前广泛应用于城市油田开发中。电潜泵的日常运行关系到油田开发的整体效率，如何全面掌握电潜泵井的工况，确保设备的安全工作，提高油田生产的技术水平就显得尤为重要。电潜泵采油井举升与其他举升方式相比较，具有排量范围广、泵效较高、举升扬程高等优点，可以较好地满足油田提潜液力的需要，提高油田的综合效益。本文通过对电潜泵采油井举升设备工艺设计工作进行探讨，以期提高系统的运行效率及减少电能的损耗。
1.电潜泵举升系统设计方法
电泵举升系统设计方法分为定产量设计、不定产量设计和供排协调分析设计。
定产量设计：以地层供液能力为基础，画出IPR曲线，选取设计产量，应用节点分析方法，可以自动或人工优选电潜泵、电动机、电缆、变压器等设备。
不定产量设计：以地层供液能力为基础，绘制出不同Pr或J时下泵深度与产量关系，自动或人工优选电潜泵、电动机、电缆、变压器等设备。
供排协调分析设计：是以地层供液能力为基础，画出IPR曲线，选取设计产量，自动优选出电潜泵泵型，绘制出产量功率级数关系曲线，根据设计产量计算泵的工作参数，进而自动或人工优选电动机、电缆、变压器等设备。
2.举升设备选择
2.1泵挂深度和泵型确定
（5）由公式计算所需总功率。
2.3选择电动机
用上述方法计算出的泵功率为电动机在正常工作下要求的输出轴功率。电动机的选择取决于泵所需要的功率和套管尺寸。在最终选择电动机功率时，要考虑分离器和保护器的机械损耗功率，每级分离器的机械损耗功率为1～1.5kW，每级保护器的机械损耗功率为1kW，同时还要考虑到电动机在对压井液卸载时的工作情况。套管的规定决定了泵和电动机的最大外径。在套管允许的情况下，要尽可能地选择具有合适排量的最大直径的电动机。
2.4选择电缆
潜油电缆的规格直接关系到潜油电泵机组能否在最佳状态和最经济条件下运行。电缆型号可以根据井底温度、电机功率、电压和电流进行选择。电缆的压降损失和功率损失与电缆的截面积和长度有关，其电力损失直接影响采油成本。所以在选择电缆时，尽可能选用截面积比较大的电缆。
3.现场实例
4.优化设计结果
5.结论及认识
通过探讨电潜泵采油井举升设备工艺设计工作，笔者总结出以下几点结论：①利用电潜泵井生产宏观控制图中可以筛选出油田区块潜力井；②通过电泵井的优化设计工作，在泵效，排量等参数的合理值范围内，电泵井都达到了提液的目的；③根据油井不同含水率，不同的产量要求，可以选择最合理的电潜泵来提高采油系统效率。
参考文献：
关键词:机械产品;设计;结构优化;技术应用
作为系统优化的一个步骤，结构优化设计是其中的重要一环，它需要全方位运用设计方面的技术知识，确定最佳的方法来满足相关的需求。以往传统的设计方法是操作人员选择其他相关产品作为模型，依赖经验和细致的观察来确定方法，在设计后期还要通过测试判断其是否符合要求，此过程不仅会浪费过多的人力物力，并且由于全过程都是人工操作，仍然存在质量等问题的安全隐患，降低了产品的质量。因此，确定结构优化技术，选用拓扑优化技术和尺寸优化技术相结合，并进行理论的计算和设计，确保产品的质量和精细度，才能既提高工作效率，又可以在激烈的市场竞争中占据一席之地。
1结构优化的流程
第一，首先设定好目标函数。作为结构优化的基础，目标函数能够精准确定机械产品的相关标准，并采用此函数做具体设计的要求设置，同时在确定目标函数时，还应当相应缩小应力以及变形程度的设计。第二，设计函数变量。在设定完目标函数后，需要进行函数变量的设计，主要包括过程中的参数，零部件的长度、宽度、角度，这些是影响机械产品质量和水平的重要原因，如果不能科学合理地确定这些参数的设置，就会在生产时出现不合格品，造成原料的大量浪费，直接增加了经济成本，降低经济收益率。第三，确定约束条件。设计完函数变量后，还有一个重要的工作步骤，就是确定约束条件，这些约束条件就是对函数变量施加束缚和一定的约束，包括极值、临界范围等。第四，确定和评估设计方法。确定设计方法是对机械产品进行设计和优化的最后一步，也是最为重要的一步，由于目前的设计方法种类繁多且各具优势，就需要在众多的方法中选出最适合的一种方法，并根据实际操作情况安排确定性价比最高的方法。在确定好方法后，实质上也就确定了机械产品的一套设计方案，但并不能根据这个方法就进行生产，实际投入使用前，还须经过专业技术人员的评估，从技术角度确定方案的可行性，只有这样才能够做到万无一失，降低错误发生的几率。
2结构优化的类型
2.1尺寸优化。尺寸优化是在机械产品外形和拓扑结构不变的情况下，改变设计变量或者进行分析重组，从而优化组合性能的优化方法。2.2形状优化。形状优化和尺寸优化相似，是在保证机械产品设计域内拓扑关系不变的情况下，去求解机械的结构边界，通过改变边界组合，组成新的形状，从而使之表现出最好的性能状态。2.3拓扑优化。按照机械产品设计优化的特点进行划分，优化方法主要有三种:参数优化、形状优化和拓扑优化，其中拓扑优化的工作原理是按照设定的目标采用合适的计算方法将应力较小区域中的材料进行剔除，能够在设定好的空间中选择最佳的材料种类和分布形式，从而帮助设计工作过程做出结构和性能最佳的零部件、框架结构以及内部加强筋的分布形式，从这里可以看出，拓扑优化不仅保证了产品的外观形貌，并且也获得了最合理的理论概念模型，可以有效促进产品的结构设计，充分发挥设计开发人员的创新理念，增强市场竞争力。2.4快速分析方法。提高控制性能函数的计算效率是目前急需克服的重难点问题。加强结构性能的优化才能够有效配合实现综合性能的最优。产品结构的动静结合优化过程在近几年也受到了相关技术人员的关注。采用近似分析技术能够高效提高函数的计算过程，保证工作效率，然而这种方法在使用之前须做好前期的准备分析工作，并且计算过程通常也不够精确。因此，引进新型的计算方法可以有效解决上述问题，实现协同优化。
3机械产品设计优化的方法策略
3.1提高设计人员的素质水平。首先要提高机械技术知识水平，只有熟练掌握机械相关知识，才能够灵活运用，实现产品设计的优化。但除了机械知识以外，还应当加强其他知识的修养，主要有:第一，数学建模能力。这是最基本的工作内容。设计工作人员在进行方案设计时，不仅要规范，还要保证方案能够被他人理解，只有具备一定数学建模能力的人员才能够使用规范标准的数学语言将问题和设计方案表达出来，并在此基础上确定模型，保证模型的实用性。第二，解答问题的能力。仅仅会建模还不够，还应当能够求解所建立模型的变量以及参数，这样才能够高效得出结果。比如对于随机变量模型，一定要能够快速求解随机变量模型，才能够计算出随机变量的目标函数以及变量的数值。第三，对问题的处理能力。这是因为在确定完设计方案后，一个极其重要的步骤就是评价方案，一旦方案投入生产，就需有更多的人共同配合完成，而参与的人越多，就越容易造成大家对问题本身都一知半解，出现问题后也难以找到明确的责任人。这个时候，如果有一个能够全程负责的人去追踪过程，会在很大程度上降低问题的发生概率。3.2综合运用所有学科的知识。设计的过程需要综合运用所有学科的知识点，因为机械产品的结构设计不仅需要机械的专业知识，还附带数学算法、数据分析、计算机等多个其他学科的知识，只有将这些所学的知识综合运用，才能设计出合理、方便的机械产品。在进行学科知识总结运用过程中，首先要放眼全局，从整体角度出发，综合考虑。然后再将设计的产品系统逐步分解，按照知识板块分解成若干个单元，按照相对应的知识体系进行相应目标函数的确定，再按照理论知识的原理进行函数变量和优化方法的设定。分别设计好后，按照它们之间的联系，一个一个地将它们连接起来，这样就组成了一个完整的设计方案，最后可以根据整体设计的需求进行轻微地调试变动。3.3创新思维，杜绝重复。在设计过程中必须要做到自主创新，坚决避免重复，从现实角度出发，一定要有创新才能有广阔的市场空间，重复的、没有创意的东西很难赢得市场的青睐，也就是说，一个公司要想成长和进步，就必须推旧出新，避免墨守成规，最终导致被市场大环境所淘汰。因此，作为一个出色的企业，就要不断创新，不断保持市场活力，但在创新过程中要防止抄袭、重复等，作为设计研发人员，要不断转变思路，积极对产品进行改造，在推出新产品的同时，也要对原有产品进行改造，最终目的都是为了适应市场需求，使企业具有一定的竞争力。
4结语
随着行业的发展，技术的进步，机械设计的难度越来越大，很容易让设计研发人员陷入到无休止且烦琐、混乱的工作中，机械设计优化方法的出现，解放了设计人员，特别是近年来，优化方法和CAE分析技术的结合，大大降低了设计人员的工作强度。随着各种CAE软件，如:ANSYS、MARC、ABAQUS等的投入应用，利用现代化的手段进行新产品的开发设计，满足了越来越多的客户需求。通过优化设计，在降低产品重量、提高产品性能的同时，把设计人员从繁重的工作中解放出来，激发了他们设计创新的热情与积极创新的设计思路。机械制造工业正经历一次深刻地变革。
作者:毕德胜 单位:丰诺植保机械制造有限公司
参考文献:
［1］曾文忠.机械产品设计的结构优化技术应用策略探究［J］．湖南农机，2014，(09):44－45.
［2］刘海涛.小议机械产品设计中结构优化技术的运用［J］．工业设计，2012，(02):70.
［3］方子帆，杨守期，曹刚，等.随动装置数字化设计关键技术及其应用研究［J］．三峡大学学报(自然科学版)，2016，(02):65－70.
关键词：建设项目；投资控制；成本控制
一必须通过优化设计来有效控制项目成本
1 设计方案对项目投资有重大影响
工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段，而在项目作出投资决策后，其关键就在于设计。据研究分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1％以下，但正是这少于1％的费用对投资的影响却高达75％以上，据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价5％―10％，甚至可达10％-20％，如某工程为多层框架结构 (4层)，设计单位按常规设计为独立基础，由于多层厂房荷载较大，致使独立基础的单体尺寸较大，埋深较深(―3．2m)，事后经其他设计人员分析如采用柱下条基，可节约大量的砼，并可降低埋深减少土方开挖，相比可节约投资20多万元。
2 优化设计未能引起重视的原因
(1)政府主管部门对优化设计监控不力。
长期以来，形成了一种设计对业主负责，设计质量由设计单位自行把关的观念。主管部门对设计成果缺乏必要的考核与评价，而方案的经济性则问及更少。另外，对设计市场管理不够，越级、无证、挂靠设计时有发生，从而导致设计质量下降，加之由于设计工作的特殊性，不同的项目有各自的特点，所以针对不同项目优化设计的成果缺乏明确的定性考核指标。
(2)业主要求优化设计的意识不强。
目前，业主往往把投资的控制重心放在施工环节上，而对设计环节重视不够。其原因：一是对设计影响投资的重要性认识不够；二是无法很好地选择设计单位；三是业主由于专业知识上的限制；四是有些业主经济实力雄厚，项目建设赶时髦，求新颖，根本不提优化要求；五是有些业主自身对工程应具备的功能要求及应达到的目标不明确，要求出图时间紧，又压低设计收费，从而也影响了优化设计的开展。
(3)优化设计运行的机制不够完善。
优化设计的运行需有良好的机制作为保证。而目前的状况，一是缺乏公平的设计市场竞争机制，设计招标未能得到推广和深化，地方、行业、部门保护严重；二是价格机制扭曲，优化不能优价；三是法律法规机制薄弱。
3 加强优化设计的几点建议
(1)主管部门应加强对优化设计工作的监控。
为保证优化设计工作的进行，开始可由政府主管部门来强制执行，通过对设计成果进行全面审查后方可实施。第二，应加强对设计市场的管理力度，严格通过资质管理、人员注册、设计招标、图纸审查等环节来规范设计市场，减少黑市设计。第三，利用主管部门的职能，总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标，为优化设计的进行提供良好服务。
(2)加快设计监理工作。
通过设计监理可打破设计单位自己控制自己的单一局面。
(3)建立必要的设计竞争机制。
为保证设计市场的公平竞争，设计经营也应采用招标投标，完善设计招投标的相关环节。
设计单位为提高竞争能力，在内部管理上应把设计质量同个人效益挂钩，促使设计人员加强经济观念，把技术与经济统一起来。
(4)完善相应的法律法规。
优化设计的推广还应有一定的法律法规作为保证，目前已有《合同法》、《建筑法》、《招投标法》、(建筑工程质量管理条例》等在规范项目建设工作，但这些都是从项目建设的总体出发，对设计方面的规范不够具体，因此为更好地监督管理设计工作，还应建立和完善相应法律法规，如设计监理、设计招投标、设计市场及价格管理等。
二加强对施工的管理来实现项目成本的控制
项目管理的主要内容是“三控制二管理一协调”，即进度控制、质量控制、费用控制、合同管理、信息管理和组织协调。施工项目的生产要素有劳动力、材料、机械设备、技术和资金。
1 项目管理的施工系统
项目管理的施工系统包括技术、社会、经济三个分系统，这三者是施工项目系统的三个不同的侧面，三者密切相关、相互作用、相互影响。
(1)技术系统。技术系统是三个分系统的核心，因为施工项目管理的最终目的是向业主交付低成本高质量的工程产品。施工活动关键是技术性活动，只有采取先进的技术措施，才能做到低投入高产出，并创造优质产品。确定科学、合理的施工方案与施工工艺是技术系统的重要内容。
(2)社会系统。项目管理，人是第一要素。工程施工项目的第一责任人项目经理除必须具备较高的政治素质、具有较全面的施工技术知识、具有较高的组织领导工作能力。
(3)经济系统。经济系统是与技术系统、社会系统相伴随而发生的，是一个投入和产出的系统。项目成本控制，指在项目成本的形成过程中，对生产经营所消耗的人力资源、物质资源和费用开支，进行指导、监督、调节和限制，及时纠正要发生和已经发生的偏差，把各项生产费用控制在计划成本的范围之内，保证成本目标的实现。
2项目成本控制原则
施工项目成本控制原则是企业成本管理的基础和核心，施工项目经理部在对项目施工过程进行成本控制时，必须遵循以下基本原则。
(1)成本最低化原则。施工项目成本控制的根本目的，在于通过成本管理的各种手段，促进不断降低施工项目成本，以达到可能实现最低的目标成本的要求。在实行成本最低化原则时，应注意降低成本的可能性和合理的成本最低化。一方面挖掘各种降低成本的能力，使可能性变为现实；另一方面要从实际出发，制定通过主观努力可能达到合理的最低成本水平。
(2)全面成本控制原则。全面成本管理是全企业、全员和全过程的管理，亦称“三全”管理。项目成本的全员控制有一个系统的实质性内容，包括各部门、各单位的责任网络和班组经济核算等等，项目成本的全过程控制要求成本控制工作要随着项目施工进展的各个阶段连续进行，应使施工项目成本自始至终置于有效的控制之下。
(3)动态控制原则。施工项目是一次性的，成本控制应强调项目的中间控制，即动态控制，因为施工准备阶段的成本控制只是根据施工组织设计的具体内容确定成本目标、编制成本计划、制订成本控制的方案，为今后的成本控制作好准备。
3项目成本控制措施
控制项目成本的措施归纳起来有三大方面：组织措施、技术措施、经济措施。
(1)组织措施。项目经理是项目成本管理的第一责任人，全面组织项目部的成本管理工作，应及时掌握和分析盈亏状况，并迅速采取有效措施；工程技术部是整个工程项目施工技术和进度的负责部门，应在保证质量、按期完成任务的前提下尽可能采取先进技术，以降低工程成本；经营部主管合同实施和合同管理工作，负责工程进度款的申报和催款工作，财务部主管工程项目的财务工作，应随时分析项目的财务收支情况，合理调度资金。
(2)技术措施
①制订先进的、经济合理的施工方案，以达到缩短工期、提高质量、降低成本的目的。施工方案包括四大内容：施工方法的确定、施工机具的选择、施工顺序的安排和流水施工的组织。正确选择施工方案是降低成本的关键所在。
②在施工过程中努力寻求各种降低消耗、提高工效的新工艺、新技术、新材料等降低成本的技术措施。
③严把质量关，杜绝返工现象，缩短验收时间，节省费用开支。
(3)经济措施
①人工费控制管理。主要是改善劳动组织，减少窝工浪费；实行合理的奖惩制度；加强技术教育和培训工作；加强劳动纪律，压缩非生产用工和辅助用工，严格控制非生产人员比例。
②材料费控制管理。主要是改进材料的采购、运输、收发、保管等方面的工作，减少各个环节的损耗，节约采购费用；合理堆置现场材料，避免和减少二次搬运；严格材料进场验收和限额领料制度。
关键词：仿生 蜻蜓 扑翼飞行器 数学模型 仿真分析
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（c）-0059-04
自古以来人们就梦想着在天空自由翱翔，对鸟的生理结构和飞行原理等方面所做的研究和获得的灵感，使人类乘着飞机上了天。昆虫与鸟相比，具有更大的机动灵活性。对昆虫生理结构和飞行机理的研究，将仿制出具有更大飞行灵活性和自由度的新型飞行器。最近几年，在昆虫空气动力学和电子机械技术快速发展的基础上，各国纷纷开始研究拍翅飞行的仿昆飞行机器人，使得仿生昆虫飞行机器人成为机器人研究最为活跃的前沿领域。仿生扑翼飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行，基于仿生学原理设计制造出来的新型飞行器。该类飞行器与固定翼和旋翼飞行器相比，它具有独特的优点，如：原地或小场地起飞；较强的机动性能，尺寸小，便于携带，飞行灵活，隐蔽性好等。因此，在国民经济各领域尤其是国防领域有着十分重要而广泛的应用。本文根据蜻蜓飞行时的运动特性设计出一种由齿轮连杆机构组成的微型扑翼驱动机构，对机构进行了数学建模设计优化，并基于Catia进行了仿真分析。
1 基于四杆机构对仿生蜻蜓扑翼飞行器的动力设计
仿生学研究表明，动物飞行能力和技巧的多样性多半源于它们的翅膀的多样性和微妙复杂的翅膀运动模式。扑翼飞行器是借助机翼的上下扑动来产生升力和推力，这需要设计出高效可靠的扑翼驱动机构本设计采用了对称齿轮杆机构来实现机翼的上下往复运动。仿生昆虫飞行器通常具有小尺寸、便于携带、行动灵活和隐蔽性好等特点，仿昆飞行器的飞行性能和物理特性是雷诺数极小，表面积与体积之比很大，总质量严格受限。而动力装置所占体积会直接影响到飞行器的大小，所以本设计从动力装置出发。
1.3 基于Catia运动仿真并测量分析
2 动力模块的实现
考虑实际功率以及驱动效率，选定齿轮连杆机构进行驱动，并将连杆L1对称设计，如图6、7所示。
3 仿生蜻蜓扑翼飞行器的整体结构及模拟运动
运用catia对设计的扑翼飞行器的零件进行装配，得到完整的设计如图9所示。
4 结论
微型扑翼驱动机构的设计优化与仿真研究是微型扑翼飞行器设计中的关键环节。对蜻蜓扑翼运动进行了研究，设计出一种齿轮连杆驱动机构做了以下工作：（1）提出了一种齿轮连杆机构模仿蜻蜓运动的微型扑翼驱动机构设计方案。（2）采用基于优化的机构设计方法对四连杆驱动机构进行优化设计，建立了数学模型，得到了驱动机构各杆件及传动角等参数和运动参数。（3）利用CATIA完成的仿生蜻蜓扑翼机构的设计并对其进行了仿真分析。得到的结论与数学模型分析结论一致，验证了该机构的可行性。
仿生扑翼飞行器处于不断的探索过程中。用机械装置去实现扑翼飞行的复杂运动模式是一项挑战，我们要不断的尝试与探讨。随着新材料、新工艺、计算机技术、先进制造技术的不断发展，在不久的将来仿生蜻蜓扑翼飞行器可以在空中翱翔。
参考文献
[1]周骥平，朱兴龙，周建华，等.仿生扑翼飞行器的研究现状及关键技术[J].机器人技术与应用，2004（6）：3.
[2]彭跃林.微小扑翼飞行器机翼及结构模型的设计与实验研究[D].西北工业大学，硕士论文，2003.
[3]McMicheal J M. FrancisM S. Micro Air Vehicles2Toward a New Dimension in Flight[R].US DARPA / TTO Report，1997.
[4]颜景平，张志胜.仿昆飞行机器人的研究[J].机械设计，2003（6）.
[5]孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2009.
[6]唐锦茹，郭志贤.曲柄摇杆机构按最小传动角的优化综合[J].华北电力学院学报，1995（22）.
关键词：冶金机械 绿色技术 绿色设计
前言
随着我国社会和经济的飞速发展，当前我国的冶金机械已经取得飞速进步。在进行冶金机械设计的过程中，绿色设计理念深入人心，已经成为当前设计的核心理念。通过开发绿色技术可以有效提高对经济、资源的使用效果，实现我国经济可持续发展，对我国当前的资源、人口问题具有非常好的促进效果。绿色设计主要是通过现代科技手段，节省能源，在进行设计的过程中通过对资源进行合理配置，确保从最低限度降低环境污染。
1.冶金机械绿色技术
冶金机械绿色技术主要是利用当前的先进技术对世界范围内环境进行保护的一种绿色科技手段。在进行冶金机械绿色技术实施的过程中，设计人员要将资源节约和能源节约作为一种目标形似，确保产品及产品生命安全周期以环境和资源消耗为基础，实现对资源性能、质量、开发整体的综合控制，对设计因素进行优化，达到控制成本、降低消耗的目的。
冶金机械绿色技术通过将绿色设计技术应用到机械的产品设计、制造、使用以及回收的各个阶段，从最大限度减少了对资源的浪费，降低了对环境的污染，已经成为当前我国冶金机械中的一项关键技术。通过冶金机械绿色技术可以有效降低设备生产对环境的干扰，实现自然环境和冶金机械生产促进效果，建立和谐的自然生产环境，对我国资源节约型，社会环保型局势具有至关重要的作用。
2.冶金机械绿色技术控制要点
当前我国的冶金机械存在很大噪声，对周围的环境及居民生活状况具有非常严重的影响。在进行冶金机械生产的过程中，废气排放、热辐射现象严重，泄漏事故时有发生，已经成为阻碍我国冶金事业发展的关键。为了提高我国的冶金机械效益，促进我国冶金业更好更快发展，在进行冶金机械绿色技术设计的过程中，我国要实现以下几方面工作，确保从本质上完成可持续发展道路目标，构建和谐社会主义社会。
2.1.冶金机械绿色技术中要对原料进行有效选取，确保原料的可再生、易分解、可回收性，提高原料在生产过程中的使用效果，降低对环境的影响，减少环境污染现象。第二，在生产过程中冶金机械绿色技术要对工业三废进行有效设计，确保在生产的过程中有效对废水、废气以及废液进行处理，实现冶金机械生产过程中的零排放，从本质上实现对三废的控制作用。第三，做好机械的减震除噪工作，减少机械噪声对周围环境的影响。在进行冶金机械生产的过程中，机械很容易出现大幅振动，产生巨大噪音，因此设计人员要加强对冶金机械的噪声消除设计，使用隔震性较好的弹性支撑或高性能的消声器减少噪声，降低对自然环境的干扰，保证施工作业的清洁性。
3.冶金机械绿色技术设计
3.1.冶金机械绿色技术设计主要内容
绿色设计的主要目的是为了制造绿色产品，保证绿色产品质量符合实际生产需求。因此在进行设计的过程中，设计内容要建立在最大绿色特征和绿色贴近度上，从本质上提高对技术的应用效果。在进行冶金机械绿色技术设计的过程中，主要设计内容要遵循以下几方面。
3.1.1.产品全周期目标设计。在进行冶金机械绿色技术设计的过程中，产品绿色周期要贯穿整体寿命，确保产品在生产、使用、回收、再利用过程中均符合绿色特征，能够减少对环境的污染程度，提高对资源的利用效果，降低能源消耗。
3.1.2.环保设计。绿色产品具有非常高的绿色性质，要完全与环境友好相容，能够降低对环境的影响。因此在进行设计的过程中，设计内容必须要将绿色材料性质进行充分分析，将机械对环境的影响降到最低。
3.1.3.源利用性设计。在进行冶金机械绿色技术设计的过程中，设计人员要保证实现资源利用性设计，确保资源利用效果符合当前的发展要求。要对材料的用量和种类进行控制，减少对环境或材料的危害。
3.1.4.对回收设计进行简约。在进行回收设计的过程中，相关人员要减少对零件、材料的回收效果，充分对回收材料的性质进行研究，确保从本质上提高可回收的效果。
3.2.冶金机械绿色技术设计方法
在进行冶金机械绿色技术设计的过程中，常选取的方法为生命周期设计法。该方法主要是在产品的生命周期中对产品绿色性质进行要求，确保绿色特征贯穿在产品的设计、生产、使用、回收、再利用全过程。在该设计过程中要进行全程评估和分析，保证绿色度符合设计要求。
除此之外，常用的冶金机械绿色技术设计方法还包括并行设计、可靠性设计、系统设计、有限元设计、优化设计、工业设计、寿命设计、模块设计及人机工程设计等。
3.3.冶金机械绿色技术系统设计
冶金机械绿色技术系统设计主要包括动力装置、液压系统、工作机构、操纵控制结构四方面。
3.3.1.动力装置
动力装置设计过程要对能源进行有效选取，保证使用配套清洁能源，对机械能源进行改变或改良；要实现材质的轻量化，使用铝合金或尼龙等代替机体、齿轮等，实现节约能源；要进行除噪设计使用大容量消声器；要使用全塑风机及罩壳等进行减振。
3.3.2.液压系统
在进行液压系统设计的过程中，要保证工作介质的绿色化，使用无毒性压油，利用纯水作为介质，充分进行回收再利用；要简化设计技术，使用组合化和集成化设计的元件及系统；要采取防振、隔声装置措施，对污染进行有效净化，实现防污染、抗噪声设计。
3.3.3.工作机构
工作机构要使用变频无级调速提高工作能力。
3.3.4.操纵控制机构
在进行操纵控制机构控制的过程中，要实现光机电一体化，使用新式的操作方式将设备结合在一起，降低操纵难度；要采取可靠性设计、工业设计、优化设计、有限元设计等进行操纵控制，完成主体设计。
总结：
依照我国可持续发展战略目标，冶金机械绿色技术已经成为当前冶金行业发展必然措施。在进行冶金机械绿色技术研究的过程中，设计人员严格控制好冶金机械材料、废物及噪音，对影响因素进行全面控制。要根据冶金机械绿色技术设计内容，对冶金机械绿色技术设计进行细化，依照设计方法原理，实现对动力装置、液压系统、工作机构、操纵控制机构的主体设计。通过建立完善的冶金机械绿色技术系统，从本质上提高冶金机械绿色技术的实际应用效果，确保我国冶金行业飞速发展。
参考文献：
[1]李栋.浅析冶金机械绿色技术及其应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013，8（4）：45-46
(1)能减少大量的人工计算工作，避免多次试制零部件及机构过程，节省材料、人力资源。
(2)仿真后能及时快速修改数据和设计图纸，缩短时间，可重复仿真实验修改，做到一次试制成功达到更高的质量要求，抢占市场先机。
(3)能适应当前以计算机为主要的办公平台需要，开展网络化协同设计制造新模式，快速传输、交换数据和图纸，实现由过去的串行设计制造过渡到并行设计制造的模式，提高创新机械设计生产效率。
2虚拟样机技术应用现状
2．1虚拟样机技术应用现状及常用软件
仿真软件如ADAMS(Aut01natjcDynamicAnal-ysisofMechanicalSystem)、DADS、SIMPACK、ANSYS、WorkingModel、SolidWorks、IDEAS、PHOERNIS(Para-bolicHyperbolicOrEllipticNumericalIntegrationCodeSeries)、SIMILINK等，这些软件的功能各有侧重并均有各自的优势和应用领域。
2．2我国虚拟样机技术应用农机设计领域现状分析
2．2．1两种设计方式
前后两种方式比较:前者受试验室外环境影响，存在用时长，材料和人工费高，静态和动态分离设计等缺陷;后者时间明显缩短，计算分析准确，静态和动态结合优化设计，试制物理样机次数少，能保障质量优，出新产品快，物料、人工成本较低，还可实现并行多公司同时设计生产后迅速组装等优点，因此新的设计开发过程明显优于传统的开发过程。
2．2．2虚拟样机技术在农业机械中应用现状特点
(1)农机企业发展存在滞后性虚拟样机技术依托计算机技术而存在和发展，因此我国的农机设计行业计算机技术应用相对于其他如航空和汽车等设计制造业有一定的滞后性，原因有以下几点:由于行业的资金实力不够，农业机械类院校发展重视不够，学习农业机械专业的积极性不高，导致农业机械专业院校投入不足、发展缓慢，因而高技术农机设计开发人才规模小，农机企业的销售方式单一，销售量及利润低，技术人员待遇低，导致企业壮大困难，缺少足够的资金投入研发，引进、留住人才困难。农机企业上市较少，目前有一拖股份，吉峰农机等十余家上市公司，很多农机企业还是作坊式企业，科研和先进制造技术运用较少。因此制约了虚拟样机技术的应用和推广实践。
(2)在农业机械装备中的应用，在高校研究机构中逐渐形成团队化，成果转化步伐加快。如中国农业大学，华南农业大学，广西大学，分别在不同的应用方向取得了显著的效果，华南农业大学首次把虚拟样机技术应用到机械手的研究中，并相继开展机械手在水稻抛秧机和水果采摘机器人等方面的应用，实现了整体设计方案的优化;广西大学对甘蔗收获机整机及关键部件的虚拟样机模型进行了一系列连续深入的研究后，建立了基于产品数据管理(PDM)的甘蔗收获机可视化虚拟设计平台，涉及整个产品生命周期的描述、控制和管理，基于虚拟样机技术的农业机械装备正逐渐从对虚拟样机模型的理论研究指导物理样机试制阶段发展到产品化生产阶段，并取得了一定的经济效益。另外如山东农业大学，华南理工大学、沈阳农业大学等学校的学者们也致力于研究这项技术在农机设计制造中应用与推广实践。
(3)国内的研究者越来越多，并取得了一定成果。庞思红等完成了液压挖掘机虚拟样机技术的实现，李寒杰在虚拟样机技术及其在工程机械领域的应用中构建了研究平台，王朝娜等通过比较传统产品开发模式和基于虚拟样机技术的产品开发模式的不同来说明虚拟样机技术在我国农业装备中的应用及发展前景。李勇等将虚拟样机技术应用在小型农用装载机设计中的，利用Solid－Works设计装载机虚拟样机的过程，实现了设计制造周期不足两个月。马斌强等阐述了虚拟样机技术的内涵和特点，并结合农业机械系统的特点，概述了虚拟样机技术在农业机械领域中应用的情况。马少辉，韩勇总结了虚拟样机在农机设计中应用存在四个方面的制约因素。李杰等展望了农业机械虚拟样机设计发展方向:①多柔体系统的建模与仿真技术;②协同仿真技术;③多目标(学科)设计优化技术。还有马少辉、王刚、陆林、李霞、李勇、王凯湛、张布、苏中滨等很多学者、专家都在为虚拟样机技术在农业机械设计生产中的应用做出了贡献，并取得了一定成果。这些科技工作者的辛勤劳动和努力，使虚拟样机技术更加快速的应用和普及到农机设计制造的各个环节及各类农机的设计生产中。
3虚拟样机技术对农业机械设计助推作用
任何一项技术的诞生对社会发展都会起到一定推动作用，虚拟样机技术对航空、汽车等行业的促进作用已经凸显，它在农机设计与制造领域中的应用已经起步，随着我国现代化进程加快，应用的科研机构、企业不断增多，领域日益广泛，正是由于科研机构的应用，培养出了大量的相关技术人才，企业的实践已不再限于实验室。我国近几年农机企业和研发机构发展也在提速，国家的农机补贴政策落实，劳动强度减少，我国社会财富积累增加，使农机的购买力增强;航空、汽车行业的发展带动，给农机企业的扩张提供了动力;企业竞争加剧，因此运用新技术新工艺的欲望和可行性也在提升，这推动了虚拟样机技术在农机设计中的运用和推广。这种推动作用会促使农机的设计制造更快更好的发展，由我国现阶段的农机制造大国成为农机设计制造强国迈进早日变为现实，真正实现农机设计制造的现代化。推动作用会使农机的设计呈现以下特点:①发展和创新设计速度更快;②规模增大，应用程度更深;③由单个的设计变为多个设计同时进行的协同设计;④单机的模拟仿真变为多机的系统仿真;⑤创新设计和优化设计必然。
4结语
关键词：液化气体罐车； 封头应力； 有限元； 优化分析
中图分类号： U469.6 文献标志码：B
Abstract：A finite element model of the tank body of a liquefied gas tanker is built by ANSYS， and the stress is analyzed under different working conditions with four kinds of inertia forces. The results show that， among the working conditions， while the tanker is subjected to one times gravity load in the horizontal direction which is vertical to the moving direction， the maximum local stress at the connection between rear head and tank body occurs； it is not economic and rational to reduce the local stress by only increasing the head thickness or the tank body thickness. The effect of the size and position of the Vshape support on the stress at the head is studied， the size and position are adjusted to reduce the maximum local stress， and the strength meets the requirements.
Key words：liquefied gas tanker； head stress； finite element； optimization analysis
0 引 言
20世纪70年代末期，随着液化石油气开始成为工业和居民生活的燃料，液化气体罐车制造业开始从无到有的历程.经过40年的发展，液化气体罐车由单车发展到半挂车，而罐车的轻量化也在近年来提上发展日程.[1]
罐式半挂车运输的多数是易燃、易爆甚至有毒的液化气体，并且罐车在运输过程中还承受不稳定的惯性载荷.要确保运输安全，罐车在设计、制造过程中必须严格满足技术规范要求.[2]
对于半挂车罐体的分析，前人已经进行大量的研究，总结相关文献，可以分为4个方面：强度分析、失稳分析、模态分析和流场分析.唐应时等[3]对无梁半挂车的罐体进行有限元分析，并通过模态分析获得罐体和支座的前6阶模态；刘雪梅[4]对半挂车常见的4种工况进行有限元分析，并通过稳定性分析求得罐体的临界失稳压力；魏冬雪[5]对低温液化气体储罐进行强度分析和模态分析，考虑热、风和地震载荷对罐体的影响，并对内外筒体的连接结构进行改进；陈志伟[6]对充有黏性不可压介质的卧式柱形罐车内部介质的纵向和横向晃动进行模拟，获得液体晃动的固有频率.
通过对某半挂车罐体常见的4种工况进行强度分析，发现4种工况下后封头的局部膜应力均较大，甚至在危险工况下会超过许用应力值.对于常规设计而言，降低封头高应力区的解决办法一般是增加封头的厚度，然而这样是不经济的，也是不合理的.对于如何解决这个问题，一些学者也给予关注，例如，许明[7]研究液化气体运输车V型支座对罐车的安全运行的影响，并给出罐车失效的2个案例；针对罐车后封头与V形支座连接处顶端处开裂案例，分析事故发生的原因并提出应对措施，如在V型座与罐体连接部位增加补强板、保证V型座直线度、合理的焊缝布置以及避开边缘应力区等.本文从力学分析的角度，使用优化分析方法，通过改变V型支座的尺寸和位置，量化研究其对封头应力的影响，以解决封头应力超标的问题.
1 V型支座与罐体的连接方式
本文研究的半挂车罐体与V型支座间采用焊接的连接方式，V型支座由V型板和撑板组成，其中两端的撑板与筒体焊接，其余撑板只起加强V型支座的作用，故本文在建模中只考虑两端的撑板.在ANSYS中，通过布尔运算将V型座与罐体连在一起模拟相互间的焊接.罐体与V型支座连接示意图见图1.
前文已经指出，后封头靠近V型支座处的膜应力较大，甚至会超过许用应力值.本文通过改变V型支座的结构，探究造成封头局部膜应力较大的原因，从而间接确定较为合理的V型座结构形式.半挂车的结构和设计参数见表1.
半挂车筒体和封头的材料均为Q370R，牵引座、V型支座以及所有垫板的材料均为Q345R，人孔凸缘的材料为16MnⅢ.
2 优化原理与优化模型
2.1 结构优化技术
优化就是在满足既定的技术和经济条件下，通过赋予设计参数合理的数值，使所设计的产品达到最优的过程.结构优化技术包括尺寸优化、形状优化和拓扑优化3个层次.尺寸优化是一种参数优化技术，即通过改变设定参数的值得到最优尺寸的一种优化技术.形状优化和拓扑优化分别通过改变边界形状和结构布局达到优化的目的.[89]
参考文献：
[1]汤怀志， 晓明. 液化气体罐车发展回顾[J]. 专用汽车， 2009（2）： 3638.
TANG Huaizhi， XIAO Ming. Review on development of liquified gas tank[J]. Special Purpose Vehicle， 2009（2）： 3638.
[2]万里平. 液化气体运输罐车强度分析与防波板设计[D].北京： 北京化工大学， 2011.
[3]唐应时， 何延俊， 何友朗. 超重型特种无梁半挂罐车罐体有限元分析[J]. 专用汽车， 2003（6）： 1719.
TANG Yingshi， HE Yanjun， HE Youlang. Finite element analysis for tank of a super heavy special type semitrailing LPG tanker without carling[J]. Special Purpose Vehicle， 2003（6）： 1719.
[4]刘雪梅. 液体晃动的数值模拟及不同惯性力加载方式对罐式集装箱强度的影响研究[D]. 北京： 北京化工大学， 2009.
[5]魏冬雪. 低温液化气体储罐强度分析和结构改进[D]. 北京： 北京化工大学， 2010.
[6]陈志伟. 移动式压力容器介质晃动数值模拟及防波装置研究[D]. 杭州： 浙江大学， 2006.
[7]许明. 液化气体汽车罐车罐体支座设置不合理对罐车的影响案例与分析[J]. 中国化工装备， 2011， 13（4）： 4548.
XU Ming. Cause and analysis of influence of unreasonable support setting on liquefied gas tanker[J]. China Chemical Industry Equipment， 2011， 13（4）： 4548.
[8]赵双. 钢制油罐半挂车的有限元分析和结构优化设计[D]. 天津： 河北工业大学， 2011.
[9]石琴， 姚成， 马恒永. 集装箱半挂车车架结构拓扑优化设计[J]. 农业机械学报， 2005， 36（1）： 1012.
SHI Qin， YAO Cheng， MA Hengyong. Topology optimization design of frame of container semidragging trucks[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2005， 36（1）： 1012.
[10]徐晓东， 许艳玲， 张保. 浅议ANSYS优化技术在机械结构优化设计中的应用[J]. 凿岩机械气动工具， 2010（2）： 1519.
XU Xiaodong， ZHANG Bao， XU Yanling. Application of ANSYS optimization technology in mechanical structure optimization design[J]. Rock Drilling Machinery & Pneumatic Tools， 2010（2）： 1519.
[11]曲晓锐， 钱才富. 多点约束法与换热器整体有限元分析[J]. 压力容器， 2013， 30（2）： 5458.
【关键词】煤矿机械；故障；原因；措施
前言
煤炭作为中国的第一大能源，能否保证煤炭安全有效的生产，将会直接影响到整个国民经济的发展。在煤矿企业中，除大量采煤工人外，煤矿机械设备则是保证煤炭生产的主要因素和必备条件。实践证明，在生产过程中，由于各种原因所导致机械设备频繁发生故障，严重影响了煤炭的有效生产。
1.传动齿轮损坏及防治措施
1.1 传动齿轮损坏
在意外严重过载情况下，或者当材料所承受的弯曲应力超过的其弯曲极限应力时，轮齿过短就会容易引起轮齿折断。若齿轮啮合面间的油膜被破坏，在高速重载情况下，就会致使两轮齿的金属面直接接触，熔焊在一起，如果软齿部分发生了接触，就会导致齿轮沿滑动的方向被起沟、撕下；在低速重载情况下，齿面间的油膜由于不容易形成，也容易发生胶合破坏。在轮齿工作工程中，齿面的接触应力的变化是按照脉动循环变化的，若其超过了材料的接触疲劳极限值，在超载荷多次重复作用下，齿轮的齿面表层就会出现细小的疲劳裂纹。点蚀通常开始于轮齿的节线以下，这种麻点将会致使应力增大，麻点间的金属疲劳也就会引起齿廓的破坏。如果轮齿啮合的不合理，就会造成冲击负荷或者超负荷，相对较软的轮齿部分的金属将会产生塑性变形。若轮齿啮合的不合理较为严重，在齿顶的端部或边棱就会发生齿顶变圆、飞边，致使被动齿轮的节线附近升起成脊形，主动齿轮的齿面上出现凹洼，从而引起齿面塑性变形，使齿面失去正确的齿形。
1.2 防治措施
（1）优化设计齿轮。在不加大煤矿机械齿轮外形尺寸的条件下，尤其是那些承受重载或冲击载荷的采掘运输机的齿轮，需要进行进一步的设计参数优化，科研技术攻关，从而增强齿轮的强度，提高齿轮的使用寿命。优化设计的内容包括：优化选材、优化齿形的结构、修正强度计算公式、准确计算载荷、先进的加工和处理工艺、有效的参数、合理的硬度和啮合参数、提高表面的光洁度等，同时提高系列化、标准化的程度等；（2）根据韧性、强度、工艺性能等要求，进行综合考虑，选择合适的齿轮材料；（3）保证不同加工工序中基准的精度以及基准的转换，保证掌握齿轮的修缘、精磨工艺，齿轮精度的综合检验；（4）表面强化处理、热处理。煤矿机械设备齿轮的承载能力，除取决于材料表面的硬度外，材料表层的向芯部过渡区的剪应力与剪切强度的比值也是影响承载能力的重要因素，该比值不可以大于0.55。目前，进行齿轮硬化处理方法中最理想的方法就是深层渗碳淬火，它不但可以提高芯部的硬度，而且产生的过渡区残余拉应力较小，且具有充足的硬化层深度。一般情况下，齿面的含碳量应控制在0.8～1％为宜，由于齿面到芯部的硬度梯度需缓和，因此渗碳齿轮经过淬火和回火工艺后，要消除齿轮表层的残余内应力；（5）煤矿机械设备大多采用低速重载齿轮，接触应力很大，对齿轮的磨损失效的影响较大。因此，轮齿接触表面的局部弹性变形也不可忽视。此外，由于齿轮在共轭啮合过程中，除切点部位外均以滚、滑方式运行工作，因此要根据不同的齿轮，选用合适油。
2.引起液压系统泄漏的因素及解决方法
煤矿机械设备中最常见的故障之一就是液压系统的泄漏，如果不及时排除泄露故障，将会影响到煤矿机械正常的工作。现今，我国80％左右的煤矿机械的液压系统管路都是采用软管进行连接。主要有以下因素引起液压系统泄漏：（1）振动或冲击造成管接头出现松动，从而导致液压系统漏油；（2）其他液压件的表面处出现漏油现象；（3）橡胶密封与液压油不相容发生变质，或者是油温过高，导致了元件内部出现泄漏。此外，管路安装不合理、胶管的质量较差等因素，也经常会引起液压系统发生泄露现象。
解决液压系统泄漏的方案：（1）由于接头之间的密封性能不良等原因，引起管接头处出现漏油，将其拆卸并重新拧紧即可。若是由于接头密封处的加工精度不够引起，则可选用符合要求的管接头；（2）对于表面处发生漏油的情况，可着重考虑密封件的老化，或者整密封件的预压量进行解决；（3）油温、油质等因素极易造成内泄漏，对于发生内泄漏的情况，需要及时进行维修或更换，从而提高液压系统的效率。为了避免胶管质量差导致系统泄漏，在符合压力要求的前提下，需选用正规厂家的产品进行更换。此外，进行合理正确的连接管路，也可以增大胶管的使用寿命。同时，避免致使胶管不必要的过早损坏，减小故障发生的几率。
3.油温过高
如果系统的油温过高，就会导致整个系统中的密封装置退化变质，密封性能减弱。实际上，有很多原因都会影响液压油发热，不合理的系统设计也会造成油温过高。例：如果油箱的散热面积不够、系统中也没有卸载回路，那么系统在停止运行后，仍会处在高温状态。细长弯曲的油管或元件选择失误，将会导致系统的压力过大。元件加工、装配精度的质量低下，零件在运行中的摩擦就会过大或泄漏严重，造成过大的容积损失等，这就属于系统制造的问题。所以，系统在运行中，工作人员应时刻注意保证油泵中有足够的油位，从给系统提供一个循环冷却环境，此外，还要保证油泵的清洁，黏附在油管、油箱上的污物需及时清除，从而提高系统的散热性能。此外，要正确选用合适的黏度液压油，如果黏度过高，在运行中油就会产生大量的消耗；如果黏度过低，会增加泄露事故发生的几率，并且两者都会引起油温升高。如果液压油发生变质，也会降低油泵容积的效率，增加零件运行中的摩擦损耗，导致系统运行过热。因此，在保持液压油干净的同时，还要勤换液压油，也要注意经常检查更换阀内弹簧。
结束语
现今，我国煤矿机械设备发生事故的几率一直都较高，煤炭的生产和运输过程产生了严重影响。本文对煤矿机械常见的故障进行了分析、讨论，对改善煤矿机械设备事故率多的现状，具有一定的现实意义。
